巨噬細胞在子宮內(nèi)膜異位癥神經(jīng)纖維及血管生成中的作用及機制

梅珊珊，丁杰，倪喆鑫，程雯，俞超芹

子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis，EMs）是指具有功能的子宮內(nèi)膜細胞出現(xiàn)在子宮腔被覆內(nèi)膜及宮體肌層外，表現(xiàn)為慢性盆腔痛、卵巢子宮內(nèi)膜異位囊腫、不孕等的雌激素依賴性疾病[1]。EMs 在育齡期女性中的發(fā)病率為10%～15%，在慢性盆腔痛的患者中占5%～21%[2]。EMs 的發(fā)病機制非常復(fù)雜，眾說紛紜。有研究發(fā)現(xiàn)，在EMs 疾病進展過程中炎性微環(huán)境的形成是引起神經(jīng)纖維和血管生成、粘連形成和周圍組織纖維化的主要原因[3]。而EMs 巨噬細胞的募集和功能改變引起內(nèi)皮細胞的遷移和新生血管形成，并使病灶內(nèi)神經(jīng)纖維異常生長和分布是促進疾病進展的重要機制[4]。因此，探討EMs 巨噬細胞對神經(jīng)纖維及血管形成的作用及其機制具有重要意義。針對巨噬細胞與EMs 神經(jīng)血管生成的靶向治療可以干預(yù)炎癥過程和周圍神經(jīng)及血管的生成，從而緩解EMs 的進展。現(xiàn)就巨噬細胞在EMs 神經(jīng)纖維及血管形成中的作用及其潛在機制進行綜述，為解析EMs的發(fā)病機制提供新的思路。

1 EMs 神經(jīng)纖維及血管生成

1.1 EMs異位病灶神經(jīng)纖維的形成及分布 EMs最典型的癥狀是慢性盆腔痛。而在大多數(shù)EMs 異位組織中都可以觀察到異常的神經(jīng)纖維支配，包括完整神經(jīng)纖維總數(shù)和感覺神經(jīng)纖維增加、交感神經(jīng)纖維密度降低及膽堿能和無髓神經(jīng)纖維的出現(xiàn)[5]?；加猩畈拷櫺訣Ms 和腸道EMs 的女性盆腔疼痛癥狀更為明顯，而其異位病灶的神經(jīng)纖維密度明顯高于腹膜異位病灶和卵巢異位病灶[6]。EMs 慢性盆腔痛的產(chǎn)生過程中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中傷害性感覺神經(jīng)元的過度興奮是其重要機制之一。目前越來越多的證據(jù)表明，在共有的感覺神經(jīng)通路中會發(fā)生神經(jīng)系統(tǒng)的慢性重塑，從而導(dǎo)致EMs 患者慢性盆腔痛的中樞敏化和慢性疼痛狀態(tài)延長[7]。

神經(jīng)生長因子是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，在侵襲性病變中的表達明顯高于非侵襲性病變，其在EMs 異位病灶中也異常升高[8]。神經(jīng)生長因子通過激活肥大細胞脫顆粒和產(chǎn)生細胞因子參與持續(xù)性的炎癥疼痛過程[9]。而炎性細胞因子，如腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor -α，TNF -α）和白細胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β），可促進神經(jīng)生長因子在異位病灶中的表達[10]。因此，EMs 異位病灶與神經(jīng)纖維生成之間通過炎癥介導(dǎo)相互作用，神經(jīng)纖維的生長對于EMs 相關(guān)性疼痛的產(chǎn)生可能發(fā)揮著重要作用。

1.2 EMs的血管生成 EMs 的病灶起源于逆流的子宮內(nèi)膜細胞，與其他組織類型相比，子宮內(nèi)膜的血管形成在月經(jīng)周期中經(jīng)歷明顯的動態(tài)變化，這與增殖期雌激素驅(qū)動的血管生成和分泌期孕激素驅(qū)動的血管成熟有關(guān)[11]，因此異位病灶的血管生成也受女性性激素的復(fù)雜調(diào)控。而異位病灶的生長需要建立相應(yīng)的血管網(wǎng)以提供其生長所需的營養(yǎng)和氧。缺氧狀態(tài)可使得血管生成因子水平急劇上升而促進血管生成[12]，另外異位病灶迅速建立自身的血液供應(yīng)系統(tǒng)，也是其成功種植和長期存活的前提。研究發(fā)現(xiàn)EMs異位病灶中血管通透性明顯增加，并出現(xiàn)大量新生血管網(wǎng)[13]。因此血管生成是EMs 的重要特征之一。

EMs 異位病灶血管生成的調(diào)節(jié)與介導(dǎo)腫瘤轉(zhuǎn)移及病理性血管生成的機制有許多相似之處，而缺氧是血管生成因子上調(diào)的最強誘導(dǎo)因素之一[14]。有研究表明，缺氧可抑制雙特異性磷酸酶2（dual specificity phosphatase-2，DUSP2）活性從而促進IL-8的表達，IL-8 可促進血管生成[15]。而EMs 炎性微環(huán)境會導(dǎo)致促血管生成因子與抗血管生成因子平衡的打破，促進EMs 病灶中微血管網(wǎng)的建立[16]。有研究發(fā)現(xiàn)EMs 存在多種促炎因子（如IL-10、IL-17A 和IL-33等）的異常表達，而這些促炎因子可促進異位內(nèi)膜細胞的增殖和血管生成[17]。因此，EMs 炎性微環(huán)境與異位病灶的血管生成密切相關(guān)。

2 EMs 巨噬細胞的功能改變

2.1 EMs巨噬細胞的表型變化 在EMs 患者激活的免疫微環(huán)境中，巨噬細胞是參與免疫應(yīng)答最多的免疫細胞，其表型和功能與健康婦女比較均發(fā)生了明顯改變。巨噬細胞主要有2 種活化途徑，即經(jīng)典激活（classical activation，M1）途徑以及替代激活（alternative activation，M2）途徑。細菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）、γ 干擾素（interferon-γ，IFN-γ）或降解的細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）成分可誘導(dǎo)M1 型巨噬細胞的形成。M1 型巨噬細胞的主要表面標(biāo)志物為人類白細胞DR 抗原（HLA-DR）、CD197 和CD11c 等，可高表達IL-12 和IL-23，同 時也能分泌TNF-α、IL-1β、活性氧（reactive oxygen species，ROS）和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）。M1 型巨噬細胞可促進1 型輔助性T 細胞（Th1）型細胞因子相關(guān)的反應(yīng)，參與抗原提呈、促進炎性反應(yīng)和病菌清除。IL-4、IL-13、IL-33 和免疫復(fù)合物等可誘導(dǎo)形成M2 型巨噬細胞。M2 型巨噬細胞一般高表達CD163和CD206，并大量分泌轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor -β，TGF -β）和纖維連接蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）等，同時上調(diào)血小板衍生生長因子（platelet derived growth factor，PDGF）、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF）等的表達，促進Th2 型細胞因子相關(guān)微環(huán)境的形成[18]。M1和M2 型巨噬細胞具有不同的功能和轉(zhuǎn)錄特征，M1、M2 型巨噬細胞的比例變化決定了炎癥或組織損傷的轉(zhuǎn)歸。根據(jù)活化因子的不同，M2 型巨噬細胞可進一步分為4 個亞群，即M2a、M2b、M2c 和M2d[19]。巨噬細胞M2a 亞群可由IL-4 和IL-13 誘導(dǎo)，并產(chǎn)生高水平的CD206、IL-1Ⅱ型受體（IL-1RⅡ）和IL-1 受體拮抗劑（IL-1Ra）。M2b 亞群可以通過免疫復(fù)合物（immune complex，IC）和Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）激動劑或IL-1Ra 配體的刺激來誘導(dǎo)，其能產(chǎn)生抗炎因子IL-10 和促炎細胞因子IL-1β、IL-6 和TNF-α。M2c 亞群由糖皮質(zhì)激素和IL-10 誘導(dǎo)，并通過釋放大量TGF-β 下調(diào)TNF-α 的表達而表現(xiàn)為抗炎作用。TLR 激動劑通過腺苷受體誘導(dǎo)M2d 亞群的生成，該亞群分泌大量的抗炎細胞因子，其表達特點為低IL-12 和高IL-10，并分泌VEGF，具有腫瘤相關(guān)巨噬細胞（tumor -associated macrophages，TAM）特征的促血管生成特性。

EMs 患者盆腹腔最初可能呈現(xiàn)為抗炎微環(huán)境，有大量M2 型巨噬細胞、調(diào)節(jié)性T 細胞（Treg）和Th2分布，并有自然殺傷細胞（natural killer cell，NK 細胞）功能的缺失，此種免疫微環(huán)境有利于異位的內(nèi)膜細胞免疫逃逸，并在盆腹腔內(nèi)種植。在EMs 疾病發(fā)展初期，促炎免疫群體被激活，此時M1 型巨噬細胞占優(yōu)勢，而隨著疾病的進展，M1 型巨噬細胞逐漸減少，M2 型巨噬細胞比例呈現(xiàn)急劇上升狀態(tài)，并且從Ⅰ期到Ⅳ期逐漸增加，形成以M2 型巨噬細胞為優(yōu)勢的免疫微環(huán)境，促進血管生成和粘連形成，并抑制其他免疫細胞對異位內(nèi)膜細胞的清除作用，形成適宜的炎癥微環(huán)境，促進EMs 的發(fā)展[20]。

2.2 EMs巨噬細胞的功能變化 在EMs 中，巨噬細胞的異常聚集是最主要的免疫反應(yīng)。早有研究表明，EMs 患者免疫微環(huán)境中活化的巨噬細胞數(shù)量和其產(chǎn)生的細胞因子水平較正常女性顯著增加[21]?；罨木奘杉毎梢酝ㄟ^吞噬作用來調(diào)節(jié)相關(guān)免疫反應(yīng)。巨噬細胞通過吞噬作用可以清除紅細胞、受損組織碎片和細胞碎片，或者通過產(chǎn)生可溶性介質(zhì)，如細胞因子、前列腺素、補體成分和酶，誘導(dǎo)炎癥的產(chǎn)生、損傷組織的修復(fù)和新生血管的形成，并可能有利于成纖維細胞和內(nèi)皮細胞的募集[22]。巨噬細胞衍生的細胞因子還可以刺激其他免疫細胞如T 和B 淋巴細胞的活化。盡管巨噬細胞活化增加，但EMs 患者腹腔液巨噬細胞的吞噬活性卻是降低的，導(dǎo)致其不能清除隨經(jīng)血逆流至腹腔的子宮內(nèi)膜細胞。巨噬細胞的吞噬作用受CD36 受體的表達和基質(zhì)金屬蛋白酶的激活調(diào)節(jié)，而CD36 受體的表達和基質(zhì)金屬蛋白酶的激活可被前列腺素E2 抑制。相關(guān)研究顯示，EMs 患者腹腔液、異位病灶前列腺素E2 水平顯著升高[23]。腹腔巨噬細胞對異位內(nèi)膜細胞的清除功能有賴于其對ECM 的黏附作用，而EMs 患者腹腔液中非黏附性巨噬細胞增多，提示其清道夫功能存在缺陷，這可能是導(dǎo)致異位內(nèi)膜細胞不能被免疫清除的原因之一。除了巨噬細胞吞噬能力的降低之外，逆流入腹腔的子宮內(nèi)膜細胞數(shù)量過多，超出了巨噬細胞清除能力，也可能導(dǎo)致EMs 的發(fā)生、發(fā)展。

3 EMs 巨噬細胞對神經(jīng)纖維及血管生成的作用

眾所周知，EMs 最典型的臨床表現(xiàn)是EMs 相關(guān)性盆腔痛，而導(dǎo)致其疼痛的原因可分為4 種，分別是傷害性、炎性、神經(jīng)性或混合性。而形成EMs 相關(guān)性盆腔痛的機制與神經(jīng)纖維、血管的生成密不可分。有研究發(fā)現(xiàn)，外源性VEGF-A 可以同時作用于血管和神經(jīng)元，既可以在信號蛋白3A 的調(diào)節(jié)下促進交感神經(jīng)突起的生長，亦可以通過視交叉和脊髓促進導(dǎo)向軸突的形成。神經(jīng)生長因子也可同時作用于神經(jīng)元和血管，其可刺激人臍靜脈、脈絡(luò)膜和真皮微血管內(nèi)皮細胞的增殖[24]。

3.1 EMs巨噬細胞與神經(jīng)纖維的交互作用 炎癥微環(huán)境的形成和神經(jīng)纖維的生成是與EMs 發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)的兩個主要因素。在雌二醇的作用下神經(jīng)纖維分泌趨化因子CCL2 和集落刺激因子1（colony stimulating factor-1，CSF-1），它們招募巨噬細胞，并促進其分泌神經(jīng)營養(yǎng)蛋白3 和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，刺激神經(jīng)纖維生成[25]。EMs 的炎癥微環(huán)境刺激外周神經(jīng)末梢，激活的神經(jīng)纖維也分泌促炎性神經(jīng)介質(zhì)，引起外周神經(jīng)炎癥，導(dǎo)致疼痛的產(chǎn)生。

Greaves 等[26]研究顯示，EMs 巨噬細胞引發(fā)的炎癥和神經(jīng)纖維釋放的促炎肽可能在巨噬細胞和神經(jīng)纖維之間形成惡性循環(huán)，是維持和加重炎癥，誘發(fā)疼痛的機制。而巨噬細胞分泌的多種細胞因子亦可刺激外周神經(jīng)，使其致敏。其中巨噬細胞分泌的TNFα 和趨化因子CCL2 的水平在EMs 異位病灶中顯著升高，升高的TNF-α 和趨化因子CCL2 可以通過辣椒素受體（TRPV1 受體）誘導(dǎo)感覺神經(jīng)產(chǎn)生持續(xù)的動作電位，由此引發(fā)疼痛。而TNF-α 和趨化因子CCL2 亦能通過增強電流來調(diào)節(jié)電壓門控性鈉通道，從而導(dǎo)致超敏反應(yīng)和痛覺過敏[27]。

近來發(fā)現(xiàn)巨噬細胞源性IGF-1 作為EMs 異位病灶神經(jīng)生長和致敏的關(guān)鍵信號，在其耗盡之后可逆轉(zhuǎn)EMs 小鼠的異常疼痛行為，并顯著減少腹腔內(nèi)的病變數(shù)量[28]。也有最新研究發(fā)現(xiàn)巨噬細胞中的P2X7、P2X4 與P2X3 受體可以通過ATP 激活免疫系統(tǒng)并導(dǎo)致細胞因子的產(chǎn)生，從而保持持續(xù)的炎癥狀態(tài)，而其中P2X4 受體的激活參與了由胞質(zhì)磷脂酶A2 介導(dǎo)的環(huán)氧合酶（cyclooxygenase，COX）依賴性前列腺素E2 的釋放，參與初級感覺神經(jīng)元的致敏[29]；而異位灶中ATP 含量的升高則加速了IL-1β 的分泌，其通過絲裂原活化蛋白激酶/細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶/環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（MAPK/ERK/CREB）信號通路促使P2X3 受體表達上調(diào)，從而促進感覺神經(jīng)元的敏化并向中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳遞疼痛信息[30]。因此，巨噬細胞在神經(jīng)纖維的形成及痛覺致敏性中均發(fā)揮了重要的作用。

3.2 EMs巨噬細胞對血管生成的促進作用 EMs的主要病變部位在盆腹腔，其發(fā)病機制與血液、腹腔及病灶中免疫微環(huán)境的改變密切相關(guān)。EMs 患者腹腔液及在位子宮內(nèi)膜的巨噬細胞吞噬能力下降，NK細胞活性降低，使得逆流的內(nèi)膜細胞逃脫了免疫清除，在盆腹腔種植、生長。同時，以巨噬細胞為主的免疫細胞分泌相應(yīng)的炎性細胞因子形成炎性微環(huán)境，促進異位病灶神經(jīng)纖維的形成以及血管內(nèi)皮細胞增殖和微血管網(wǎng)絡(luò)的形成，為EMs 的進一步發(fā)展提供神經(jīng)及營養(yǎng)支持[31]。

研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞是促進血管生成的重要因素，巨噬細胞既參與了脈管系統(tǒng)的最初建立，也參與了血管網(wǎng)的最終形成。其作用是通過以下途徑介導(dǎo)的[32]：①巨噬細胞在缺氧環(huán)境下分泌部分具有生物活性的生長因子——基質(zhì)金屬蛋白酶家族，其與ECM 結(jié)合并激活VEGF 相關(guān)通路；②VEGF 家族成員的表達同時也招募了巨噬細胞在內(nèi)的髓樣細胞聚集，形成了促進分泌血管生成相關(guān)因子的正反饋。而關(guān)于巨噬細胞引導(dǎo)血管生成的具體機制尚不明晰。

近期有研究表明，CD206+樣巨噬細胞可以通過上調(diào)TGF-β1 的表達從而增加異位內(nèi)膜基質(zhì)細胞中VEGF-A 的表達，進而誘導(dǎo)血管生成[33]。而巨噬細胞還可以分泌細胞因子IL-1β 等刺激異位病灶的基質(zhì)細胞產(chǎn)生VEGF，從而促進血管生成。還有研究進一步發(fā)現(xiàn)，表達Tie2 的巨噬細胞遷移到新形成的異位病灶微血管周圍的組織區(qū)域，通過抑制內(nèi)皮細胞的凋亡來維持血管持續(xù)生存的能力[34]。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)VEGFR1+/CD11b+樣巨噬細胞可以分泌堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）促進異位病灶血管生成，而FGF 受體激酶抑制劑PD173047 可顯著抑制異位病灶生長和血管生成[35]。因此，VEGFR1 也有望成為EMs 的潛在治療靶點。

4 結(jié)語與展望

EMs 是困擾女性的一種病因復(fù)雜的疾病，其發(fā)病機制尚不明晰。而在其疾病的進展過程中，巨噬細胞活化后分泌的細胞因子促進了異位病灶神經(jīng)纖維的形成、血管網(wǎng)的建立，導(dǎo)致疼痛的產(chǎn)生和疼痛的敏化，并為異位病灶的生長提營養(yǎng)支持。同時，EMs 異位組織中的神經(jīng)纖維也可釋放促炎肽影響巨噬細胞功能。巨噬細胞與神經(jīng)纖維及血管生成之間的交互作用促進了EMs 的發(fā)展。因此針對其交互關(guān)系，可以針對性研制靶向藥物，如巨噬細胞遷移抑制因子（MIF）可以抑制巨噬細胞聚集，抗血管生成劑卡麥角林可以減少巨噬細胞從而抑制神經(jīng)血管的生成，甚至可以探索具有活血抗炎作用的中草藥來針對性治療，為EMs 的治療提供新思路。